王教授在北京大学多年从事波谱学和量子电子学研究，率先发现了氟化物晶体中核磁共振化学位移规律及其与溶液中位移值的关系。1965年主持研制成功我国第一台原子钟———光抽运铯汽泡原子频标，为我国国防、航天、通信、计量等事业作出了重要贡献。还主持研制成我国第一批批量生产的“光抽运铷原子钟”，这项高科技成果在我国几项国防科研试验中发挥了重要作用，1978年全国科学大会授予重大成果奖。曾因首创激光抽运铯束频标的长期性能而获1993年中国物理学会饶毓泰物理奖。他领导的课题组在激光冷却和囚禁原子方面有许多国内领先成果，如首次得到铯原子磁光阱、光学黏团、原子喷泉，稳定实现了铷原子玻色－爱因斯坦凝聚和原子激射器等。合著的《量子频标原理》是我国时间频率标准领域首部奠基性著作。有科学论文百余篇。